近距离无线数据传输称重控制器的设计

图 ７ 无线 通 信 流 程 图
称 重 控 制 器 的 主 程 序 主要 实 现 信 号 采 集 和 处 理 、
加 排料 控制 、 重量显示和无
线数据传输 等功 能， 流程图
如 图 ５所 示 。 ４１ 数 据 采 集 ．
２ 使能 － ） Ｉ 态 ， 数 据 到 Ｔ ＩＯ， 果 数 据 没 有 全 部 传 Ｘ状 传 Ｘ ＦＦ 如
关 键 词 ： 重控 制 器 ， 线传 输 ， ８５ Ｆ ６ ， 据 采 集 称 无 Ｃ ０ １０ ４ 数
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有 着 广 泛 的应 用 前 景 。
１ 称重 控 制 器 的 工 作 原 理
称 重 控 制 器 以 Ｃ ０ １０ ４为 信 息处 理 单 元 …， 以Ｃ ０ ８ ５ Ｆ６ 并 Ｃ１ １ １ 为 无 线 通 信 单 元 ， 主要 由称 重 信 号 采 集 模 块 、 盘 和 称 重 显 示 键 模 块 、 入 输 出 控 制 电路 、 线 传 输 模 块 等 部 分 组 成 ， 结 构 输 无 ］其 如 图 １所 示 。 当称 重 传 感 器 上装 载重 物 时 ， 重传 感 器 产 生 与被 称
１ １
１ ０ Ｐ３３ ．
三 Ｋ
结束 ， 闭加 料 门， ＝ Ｍ３， 中 Ｍ 关 Ｍ２ Ｍ— 其
为 设 定 目标量 ， Ｍ３为提 前 量 。 发 出关 从 闭加 料 门指令到 关上 加料 门这段 时 间
内 ， 料 口继 续 加 料 ， 出 现 一 个 落 差 加 会
９
图 ４ 控 制信 号输 出
．
邓福 军 朱建 鸿 高 美凤 （ 江南大学轻工过程先进控制教育部重点实验 室， 江苏 无锡 ２４ ２ ） １ １２
摘 要
设 计 了 一种 基 于 Ｓ ＯＣ 型 单 片机 Ｃ８ ５ Ｆ ６ ０ １ ０ ４的 近 距 离无 线 数 据 传 输 称 重 控 制 器 ，描 述 了 系统 中各 模 块 硬 件 的 实现 ， 给 出了 两级 定 量 称 重 方 法 ， 完 成 了软 件 设 计 ； 并 测试 结果 表 明 ， 称 重 控 制 器读 数 准 确 、 应 灵 敏 。 该 反
± … ＝ 一 央 ． ＝ ：
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ｌ 键盘和显示电路
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图 １ 控 制 器 结构 图
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２ 硬 件 电路 的设 计
２１信 号 采 集 电路 ． 信 号 采 集 电 路 由称 重 传 感 器 、 大 滤 波 电路 及 Ｃ８ ５ Ｆ ６ 放 ０ １０ ４ 内的 １ ６位 Ａ Ｄ转 换 器 等 组 成 。 重 传 感 器 采 用 电 阻应 变 式 传 感 称 器， 实现 将 称 重 载 荷 信 号转 换 为 微 弱 的电 压 信 号 。 放大 滤 波 电路 采 用 Ｔ 公 司 的 ＯＰ ７和 ＯＰ ７等 组 成 ， 图 ２所 示 。 电路 将 Ｉ Ａ３ ０ 如 该 称 重 传 感 器 输 出 的 电压 信 号 进 行 放 大 和 滤波 。 ２２ 输 入 输 出 控 制模 块 ． 输 入 输 出 控 制模 块 用 于实 现 加 料 门 和排 料 门 的控 制 。加 料
学 表 达式 如 下 ：
＝
模块 主要 由 Ｃ １ １ Ｃ１０
由 （ ） 可 知 ， 动平 均 滤 波 器 首 先 采 集 ２ １ 数 据 并 分 １式 滑 Ｎ＋ 个 别 存 人 ２ １ 内存 单 元 ；完 成 ２ ＋１ 称 重 数 据 的 初 次 采样 Ｎ＋ 个 Ｎ 个 后 ， 后 每 采 样 一 次 ， 次 采 样 的 新 数 据 放 入 队 尾 ， 扔 掉 队 首 以 每 并 的 一次 数 据 ， 队列 中 的 ２ １个 数 据 求 平 均 运 算 ， 获 得 新 的 把 Ｎ４ 即
始工 作 ， 准备 接受 一
条指令 ，Ｓ Ｃ ｎ由 高 到
采样值 的稳定 ， 经多次试验取 ２ ＋ ＝ ５ Ｎ １ １。
４ 软 件设 计
低 跳 变 时 开 始 转 换 指令 。无线通信流程
图如 图 ７所 示 。 ＣＣ１ ０ １ １发 送 模 式 编程 过 程 ： １ 发 送模 式 初 始化 ， ） 对要 发送 的数 据 进 行 编码 ；
加料 达 到 预 定 值 时 ， 片机 接 口 Ｐ ． 出控 制 信 号 使 加 料 门置 单 ５０输
于 慢 加 料 工 作 状 态 ； 后 进 行 慢 加 料 ， 加 料 结 束 时 ， 片 机 接 然 慢 单 口 Ｐ ． 出 信 号 关 闭加 料 门 ， 束 加 料 ， 且 检 测 加 料 门 位 置 ５１输 结 并
４光 电耦 合 器 和 ￥ ０ ０驱 动 三极 管 等 器 件 组 成 ，用 于将 控 制信 ８５ 号 经 光 电 耦 合 器 和 三 极 管 驱 动 后 Ｅ， 继 电 器 和 相 应 的 加 料 门 ５对 ］
和排 料 门进 行 控 制 。控 制 输 入 模 块 主 要 用 于 检 测 加 料 门 和 排料
量 （ 就 是 提 前 量 ）所 以 要 提 前 关 闭 加 也 ，
料 门 ， 能 确 保 加 料 更 准 确 。 控 制 子 程 才 序 流程 图 如 图 ６所示 。 ４３ 无 线 通 信 模 块 软 件设 计 ． 无 线 通 信 功 能
图 ６ 控 制 子程 序 流 程 图
法 又 称 递 推 平 均 滤 波 法 。设 Ｘ 为 称 重 传 感 器 ｋ时 刻 的采 样 值 ， ２ ＋ Ｎ １为 滑 动 平 均 滤 波 窗 口 的长 度 ，则 ｋ时 刻 滤 波 器 的输 出数
输到 Ｔ ＩＯ， ＭＣＵ进入低功耗模式 ； Ｘ ＦＦ 则
３ 如 果 发 送 数 据 小 于 ２ ６时 采 用 固定 长 的 发送 ， 则 采 用 ） ５ 否
无 限 长度 发 送 。
数 据 采集 通过 向 ＡＤ Ｏ ｃ 控 制 寄存 器 的 Ａ Ｏ Ｕ Ｙ Ｄ Ｂ Ｓ 写 “ ’ 动 数 据 转 换 ， 查 １’ 启 当 询 到 ＡＤ ０控 制 寄 存 器 的 Ｃ ＡＤ １Ｔ 为 “ ’ ， 换 结 ０Ｎ １时 转 ’
控 制 程 序 中 用 的 二 级 定 量 分 为 快
加 料 目标 量 Ｍ１ 慢 加 －
Ｉ ２ Ｐ ３２
快 加 料 重 量 达 到 Ｍ１时 ，快 加 料 过 程结 束 ； 制 加 料 门 变 为 慢 加 料 ， 入 慢 加 控 进 料过程 ， 慢加 料 达 到 Ｍ２时 ， 加 料 过程 慢
物 体 载 荷 的 大小 。 重 控 制 器 利 用 Ｃ １ 线 传 输 模块 ， 数 称 Ｃｌ ０ 无 １ 将 据 通 过 无 线 传输 的方 式 发 送 至 上 位 计算 机 。
输 入 输出 控制 电路
称 重传 感 器
门位 置 传 感 器 输 入信 号 的状 态 。 检测 排 料 门传 感 器 ， 确 认 排 先 如 料 门处 在 关 闭 状 态 ， 可 以 加料 。加 料 时首 先 进 入 快 加 料 ， 快 则 当
图 ２ 差 分 放 大 滤 波 电 路
门有 两 种 加 料状 态 ： 快加 料 、 加料 。控 制输 出模 块 由 Ｔ Ｐ ２ — 慢 Ｌ ５ １
测物体载荷成正 比的电压信号 ， 电压信号经放大 和滤波后 ， 传送
至 Ｃ８ ５ Ｆ ６ ０ １ ０ ４单 片 机 内部 的 １ ６位 的 Ａ 转 换 器 转 换 ＿， 成 Ｄ ４完 ］ 称 重 信 号 的 采集 ，经 单 片 机 数 据 处 理 后 通 过 显 示 电路 显 示 被 测
０ ＿０ １ 通信 模 块
Ｋ ｗｏｒ ： ｉ ｉｇ ｏ ｔｏｌ ， ｒ ｅｓ ｒ ｓ ｉｓｏ Ｃ８ ｅｙ ｄｓｗｅｇｈｎ ｃ ｎ ｒ ｌ ｗｉ ｅｒ ｅｌ ｓ ｔａｎ ｍ ｓ ｉｎ， ０５１ ０ ４， ｔ ｃ ｌｃ ｉ ６ ｄａａ ｏｌ ｔ Ｆ ｅ ｏｎ
提 出 了 一 种 基 于 Ｃ８ ５ Ｆ ６ ０ １ ０ ４和 ＣＣ１ Ｏ １的近 距 离 无 线 传 １ 输 称 重 控 制 器 的 设计 ，将 嵌 入 式 技 术 和无 线 通 信 技 术 有 机 结 合 起 来 ， 用 了二 级定 量 称 重 控 制 ， 控 制 器 实 时性 强 ， 定 性 好 ， 采 该 稳
传 感 器 ， 确 认 加 料 门处 在 关 闭状 态 ， 可 以排 料 ， 料 结 束 后 如 则 排
低
通 滤
Ｃ ０ １０ ４ ８ ５Ｆ ６
前置 放 大 电路
波 电 路
处 理 器
进 入 下一 个 过 程 。 控 制信 号 如 图 ３ 图 ４所 示 。 、